虚拟机备份与恢复的主要方法

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服务器虚拟化,它能解决服务器扩充、资源消耗、能源消耗,高可用等相关的问题,为用户带来诸多的益处,但同时也会带来一些新的相关问题点,最突出的就是如何保证虚拟机数据的安全性,即使可以做备份,但如何保证数据一致性是当中最大的挑战。

​一、概述

服务器虚拟化,它能解决服务器扩充、资源消耗、能源消耗,高可用等相关的问题,为用户带来诸多的益处,但同时也会带来一些新的相关问题点,最突出的就是如何保证虚拟机数据的安全性,即使可以做备份,但如何保证数据一致性是当中最大的挑战。虚拟化的基本原理是将整个物理服务器,虚拟成多个虚拟服务器,每个虚拟服务器会封装成一种特定格式的文件。那么备份虚拟机数据,是不是仅仅把这些文件备份下来那么简单呢?当然不是,因为在虚拟机正在运行的情况下,备份不能覆盖所有文件,换言之不能保证恢复后的虚拟机包含足够的精确数据,也就是是否能100%成功恢复,另外一点虚拟机在备份的时候的工作负载也需要优化,否则会影响业务。

二、几种主要的虚拟机备份与恢复方法

1、在每台虚拟机中安装备份程序,这种方法其实就是把每台虚拟机看成是一台真实的物理机,像对物理机备份一样,在虚拟机上直接安装备份的Agent。

(1)优点:备份的安装和配置相对简单,无需专门的技巧,数据恢复时的操作也没有变化,和物理机一样,可以实现完全备份和增量备份的方式,也可以安装针对特定应用的备份Agent,比如数据库,邮件系统备份等,这种针对专门应用的备份Agent有利于数据的一致性。这种方式可支持恢复虚拟机中的单个文件;

(2)缺点:有可能会过度消耗虚拟机宿主机的资源,因为一台宿主机可以虚拟出许多台虚拟机,如果多台虚拟机都采用这种方法的话,会给宿主机造成很大的压力,影响正常业务的负载,而且这种方法备份和恢复速度相对较慢,无法实现快速的备份和映像级恢复。

2、在宿主机的虚拟机化系统中(比如ESX Service Console)安装备份程序,从而备份虚拟化文件,比如VMDK等。

(1)优点:只需要一个备份程序就能备份所有的虚拟机,方便的做到完全备份,只要备份虚拟化封装文件比如VMDK,就能备份所有虚拟机,可实现快速的映像级别的备份与恢复;

(2)缺点:为了保证数据一致性,需要采用脚本(或虚拟化系统自带保护模块)才能自动关闭(在备份之前要关闭虚拟机,虚拟机文件在备份过程中是要静止不动)、快照(如果不能关闭虚拟机,就要利用虚拟机软件自带的快照功能获取即时备份映像)以及启动虚拟机(如果之前关闭了虚拟机器,在备份完成之后要把虚拟机重新开启),另外不能实现增量备份和恢复虚拟机中单个文件的操作,一般都是将某个虚拟机整机恢复。

3、使用代理服务器操作备份,以VADP Backup-Proxy为例,它可消除宿主机的备份负载,可杜绝来自网络的备份流量,释放宿主机资源以优化虚拟机性能。数据通过第三方灾备软件传送到代理服务器中,然后把这个代理服务器中的数据作为后续再备份的源头,再进行备份。Backup-Proxy server 必须和ESX server安装在相同的LUN当中,但Backup-Proxy Server不支持多路径,VADP不是备份与恢复程序,而是能够集成到第三方灾备应用程序中的组件。架构参考下图:

图片

(1)这种备份与恢复方式的工作原理步骤:

第1步:第三方软件调用备份前脚本,该脚本可能执行以下任务:

  • 调用每台虚拟机的自定义冻结脚本;
  • 暂停NTFS,FAT或者EXT2/3等文件系统。

第2步:使得虚拟机进入快照模式,这样就可以将磁盘挂起,同时产生新的变更行为会写入一个临时的磁盘空间中,等待快照完成后并入原磁盘。这个进程执行时,虚拟机是不间断运行的。

第3步:解冻文件系统

  • 调用每台虚拟机上运行的自定义解冻后的脚本;
  • 将虚拟机快照从虚拟机共享存储加载到备份代理服务器上的本地目录或将虚拟机快照导出到备份代理服务器。

第4步:第三方软件执行针对虚拟机快照数据集的备份,由于此过程仅读取虚拟机的快照,因此不影响虚拟机的不间断的运行。

第5步:第三方软件完成备份进程后,会调用备份后脚本,执行如下任务:

  • 从备份代理服务器卸载虚拟机快照;
  • 将虚拟机退出快照模式,并将处于快照状态时所做的修改与原来磁盘合并,用来保证数据修改的完整性。

第6步:恢复时利用第三方灾备软件,将输出的虚拟机图像恢复到一个虚拟化软件能够访问的区域,该区域可能位于Proxy Server 或ESX Service Console。

(2)这种备份与恢复方式的优缺点

优点:将备份过程转移到备份代理服务器中,明显降低了宿主机的资源开销,可以在SAN网络中实施,速度比LAN要快,也支持光纤通道以及网络直连存储和本地或 iSCSI 存储基础架构,所有虚拟机只需使用一个备份代理即可,方便做完整备份,增量备份、合成备份,一致性处理和快速的恢复;

缺点:对第三方的灾备软件要求不低,因为能否实现全自动化,需要编写脚本的多少,使用是否便捷,都要看第三方灾备软件的能力如何,这也是诸多商业化虚拟机灾备软件的区别所在。需要新增一个代理服务器,一般是windows系统的,最好集成VSS组件,如果你想将文件直接恢复到某个虚拟机中,就需要在虚拟机中安装备份代理。如果需要恢复某个文件,但你又不想为每个虚拟机都安装备份程序,你就可以创建一个仅用于恢复的虚拟机,将文件恢复到这个虚拟机中,然后通过网络共享将文件迁移到正确的目标虚拟机中。另外虚拟机的快照份数不能太多,太多也会造成性能影响。​

责任编辑:华轩 来源: 存储灾备
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